資源簡介

四、控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施
任務(wù)二設(shè)計與實施雨水收集池水位控制系統(tǒng)
一、教學(xué)目標(biāo)
1.能夠設(shè)計控制系統(tǒng)的方案,并搭建一個控制系統(tǒng)裝置或模型。
2.對所搭建的控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行以及綜合評價。
二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
1.能夠設(shè)計控制系統(tǒng)的方案,并搭建一個控制系統(tǒng)裝置或模型。
2.對所搭建的控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行以及綜合評價。
三、教學(xué)方法
講授法，演示法，任務(wù)引導(dǎo)法
四、教學(xué)過程
1、情境導(dǎo)入
下雨天，雨水收集池的水位不斷升高，當(dāng)水位升至溢水口時,聲光報警裝置啟動，同時水泵開始向位于高處的蓄水箱抽水。當(dāng)雨水收集池的水位降到水池高度的1/4時,應(yīng)停止抽水。
2、新課學(xué)習(xí)
閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計
閉環(huán)控制系統(tǒng)用于實現(xiàn)不同的控制目的，要求往往也不一樣。對于簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng),有以下基本要求:
第一，一個閉環(huán)控制系統(tǒng)嬰正常工作，首先必須是穩(wěn)定的。如輸出量發(fā)生偏離,系統(tǒng)通過動態(tài)調(diào)整使被控量回到平衡狀態(tài)，系統(tǒng)的這種詞整過程有可能使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩。若振蕩呈逐漸衰減趨勢,能很快穩(wěn)定下來，還屬于穩(wěn)定系統(tǒng),否則就是不穩(wěn)定系統(tǒng)。
第二,控制系統(tǒng)的控制精度必須符合要求,即系統(tǒng)的輸出量與給定值之差應(yīng)控制在允許范圍之內(nèi)。
第三,閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)有較好的抗干擾性能。
在進(jìn)行閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計時,幾項控制要求之間往往會產(chǎn)生矛盾，而要結(jié)合具體問題全面解決或有所側(cè)重地解決。
情境展示:同學(xué)們設(shè)計和制作好的雨水收集池,在雨水過多時會發(fā)生漫溢,在不下雨時又因為水位過低而無水可用,針對這一問題,大家積極尋找解決問題的方法和途徑。
問題分析:雨水收集池水位報警和水位控制系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能:當(dāng)雨水收集池的水位升到羞水口時,發(fā)出聲音報警;當(dāng)雨水收集池的水位到達(dá)雒水口時,把水抽到高處的沖網(wǎng)蓄水箱;當(dāng)雨水收集池的水位降到水池高度的1/4時,停止抽水。根據(jù)設(shè)計要求，當(dāng)雨水收集池的水位升到浴水口時,需要報警;一旦水位降到澄水口以下時,就取消報警。這部分采用開環(huán)控制即可。
當(dāng)雨水收集池的水位升到溢水口時,需要啟動水泵開始向高處的沖廁蓄水箱抽水,直到雨水收集池水位降到水池高度的1/4時停止抽水,這部分需要采用閉控制來實現(xiàn)。
主要過程:
采用兩個控制系統(tǒng)共同實現(xiàn)上述功能:一是報警系統(tǒng),二是水位控制系統(tǒng):
1、報警系統(tǒng)
采用水位傳感器檢測水位,當(dāng)水位達(dá)到澄水口時,使電磁簽電器閉合,電路接通，聲光報警。當(dāng)水位降到溢水口以下時,電磁鱉電器斷開,聲光報警取消。
2.水位控制系統(tǒng)
采用水位傳感器檢測水位,當(dāng)水位達(dá)到益水口時,潛水泵啟動,抽水到?jīng)_廁蓄水箱。當(dāng)水位傳感器檢測到水位降到水池的14時,潛水泵停止抽水。
水位控制系統(tǒng)的方框圖如下:
3.制作
(1)請為實現(xiàn)上述控制系統(tǒng)準(zhǔn)備材料,并列出材料清單。(2)請畫出實物連接圖,并搭建控制系統(tǒng)。
(3）測試系統(tǒng)是否達(dá)到控制要求,并寫出測試報告。
思考:一般情況下,要實現(xiàn)高水位開始抽水、低水位停止抽水,要用兩個傳感器。你是香能用一個傳感器來實現(xiàn)這個控制日的呢?
練習(xí)
1.設(shè)計并制作水車控制裝置模型，如圖所示。利用流動的水沖擊水車，以控制不同的機(jī)械裝置而產(chǎn)生動作。
2.某地下車庫的車位管理系統(tǒng)，每個車位上方都有傳感器檢測是否有車停進(jìn)來。當(dāng)車位上無車時，車位上方的顯示燈為綠色，當(dāng)車位上有車時，車位上方的顯示燈為紅色。這樣不僅方便駕駛?cè)藛T找到空車位，還方便后臺及時匯總車庫的車位信息，統(tǒng)計空車位數(shù)量和位置。
請設(shè)計完成這一車位管理系統(tǒng)，并選擇你熟悉的材料、元件，制作該系統(tǒng)的模型。
3、課堂小結(jié)
1.能夠設(shè)計控制系統(tǒng)的方案,并搭建一個控制系統(tǒng)裝置或模型。
2.對所搭建的控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行以及綜合評價。
五、教學(xué)反思

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